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盲孔法測量殘余應力

作者：時間：2013-08-03 來源：網絡

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切割法和套環法測量殘余應力具有較大的破壞性，因此目前在焊接件和鑄件上應用的較多的殘余應力測量方法是盲孔法，盲孔法就是在工件上鉆一小通孔或不通孔，使被測點的應力得到釋放，并由事先貼在孔周位的應變計測得釋放的應變量，再根據彈性力學原理計算出殘余應力來。鉆孔的直徑和深度都不大，不會影響被測構件的正常使用。并且這種方法具有較高的精度，因此它以成為應用比較廣泛的方法。

（一）理論公式的推導

當殘余應力沿厚度方向的分布比較均勻時，可采用一次鉆孔法測量殘余應力的量值。

用圖3.6表示被測點o附近的應力狀態：σ1和σ2為o點的殘余主應力。在距被測點半徑為r的Р點處，σr和σt分別表示鉆孔釋放徑向應力和切向應力。并且σr和σ1的夾角為ф。

根據彈性力學原理可得P點的原有殘余應力σ˙r和σ˙t與殘余主應力σ1和σ2的關系如式（4）

鉆孔法測殘余應力時，要在被測點о處鉆一半徑為a的小孔以釋放應力。由彈性力學可知，鉆孔后P點處的應力σ?r和σ?t分別為式（5）

在一般情況下，主應力方向是未知的則上式中含有三個未知數σ1，σ2和Ф。如果在與主應力成任意角的Ф1，Ф2，Ф3三個方向上貼應變片，由上式可得三個方程，即可求出σ1，σ2和Ф來。為了計算方便，三個應變片之間的夾角采用標準角度，如Ф，Ф+45?，Ф+90?，這樣測得的三個應變分別為ε0，ε45和ε90即：

在有些情況下，公式（12）將會有所變化：

1.如果被測點的殘余應力是單向應力狀態，只要在應力方向上貼一應變片，鉆孔后即可測出應變εo，把Ф=0, σ2=0代入（11）式得

2.如果殘余應力σ1和σ2的方向已知，則可沿兩個主應力方向貼一應變片，如圖3.7所示，Φ=0和Φ=90? 。則由（11）式可得：

公式（12）是通過彈性力學理論推倒而來的，式中的A . B值是通過計算得到的。因此上述方法被稱做理論公式法。還有一種方法就是通過在拉伸試件上標定釋放應變與應力的比例系數后，再計算殘余應力，這種方法稱做實驗標定法。

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關鍵詞： 盲孔法 殘余應力 彈性力學

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